CN116202127A - 以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖系统，属于清洁低碳供暖领域。解决了北方冬季供暖污染与农牧废弃物难以清洁处理的问题。本发明采用了间歇式发酵热利用的模式，热利用效率大于60％，好氧发酵过程既是产能过程也是用能过程，过多的热量随湿热蒸汽排出系统，会使发酵系统温度过低影响产能过程，通过间歇式抽汽和通气，可以控制系统随湿热蒸汽带走热量的速度，保证系统自身用能充足，从而保证室内供热能量来源的稳定性，同时提高了热能的利用率。本发明结构简单，为房屋构型，操作简便，可进行大规模推广。

Description

以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖系统

技术领域

本发明属于清洁低碳供暖领域，特别是涉及一种以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖系统。

背景技术

在我国北方地区，冬季温度普遍可达到零度以下，尤其在东北地区，温度长期处于-15℃以下，供暖需求量巨大。散煤燃烧是目前北方农村冬季供暖的主要方式。为了清洁供暖和减少碳排放，目前需要开发持续稳定、操作简单且低成本的清洁热源。

另一方面，我国生物质固体废物的年产生量超过50亿吨，含能折合标准煤25亿吨。农作物秸秆产量达8～9亿吨，玉米秸秆占比最大，约32.5％，而北方地区玉米产量占比75％，此外，我国每年产生的畜牧粪便高达30.5亿吨。。

生物质好氧发酵产热技术，是一种通过微生物在有氧条件下催化降解有机质产生水、CO₂和固体发酵产品(有机肥、牛床垫料和饲料等)，并将化学能以热能形式释放的技术。在常规堆肥中，生物质中大约有60％～70％的化学能转化成热能，而只有30％～40％的能量保留到肥料中。研究发现，大型的发酵系统在好氧发酵过程中可提供50℃以上热源长达几个月。若能用废弃的农牧固体废物释放的热能替代化石燃料的燃烧，对北方冬季供暖需热量进行补充，那将是“北方农村冬季清洁供暖”和“农牧废弃物清洁处理”双向需求的高效解决方案。

目前学者们主要关注于堆肥原料的高效转化及肥堆的肥效提升，而对发酵过程的产热关注较少。同时，生物发酵热的温度一般低于70℃，生物发酵过程既产热又利用热，过程复杂，因此，市场上缺乏相关秸秆发酵热回收利用的工艺和设备。

目前关于好氧发酵热回收设备的研究存在热利用效率低、产热和用热之间不平衡等一系列问题。现有的技术大多是单一的对潜热或显热的回收，即便有一些技术利用到了发酵过程中的显热和潜热，但仍旧存在热利用效率低的问题，因此需要开发具有高效利用形式和热回收效率的热能回收系统。

同时，在北方寒区，外界温度极低，由热传导造成的热量损失更多。由此，对于发酵热回收系统的保温要求极为苛刻，一般热回收工艺和设备不足以抵抗外界低温，因此需要开发设计全方面高效严格保温的热回收系统。

开发一种新型的以农牧废弃物为原料的发酵热回收系统用于北方地区供暖对秸秆等生物质资源的充分利用和解决对清洁能源的迫切需求具有重大意义。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖系统，可以同时解决北方冬季供暖污染与农牧废弃物难以清洁处理的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳的供暖系统，包括发酵仓和取热间，所述发酵仓和取热间中间隔有传热墙体；

所述发酵仓包括仓体、排气装置、通气管、多孔吸气管和喷淋装置，所述仓体内装有发酵堆，所述发酵堆上方的仓体侧壁上安装有排气装置，底部设置有通气管，上方设置有多孔吸气管和喷淋装置；

所述取热间包括汽-水换热器、蓄水箱、空气换热器和液体收集箱，所述液体收集箱与汽-水换热器和空气换热器相连，收集换热过程产生的冷凝水，冷凝水通过水泵通入喷淋装置进入发酵仓，补充发酵堆水分，所述空气换热器一端连接外界大气，之间设置有引风机，一端连接发酵仓内通气管，所述汽-水换热器一端与多孔吸气管连接，之间设置有管道抽气机，一端和空气换热器连接，所述蓄水箱一端与汽-水换热器连接，一端连接供热区域，侧面面积较大的一侧靠墙利用发酵仓传导的热量保温。

更进一步的，所述发酵仓及取热间外周包有保温层，总传热系数控制在0.25～0.35W/(m²·K)。

更进一步的，所述发酵仓的仓体顶部设置有备用通气孔。

更进一步的，所述汽-水换热器的热蒸汽入口温度为60℃～70℃，经一次换热后热气出口温度降至45℃以下，经空气换热器换热后热气出口温度降至30℃以下。

更进一步的，所述汽-水换热器冷水入口温度5～10℃，循环进水温度20～30℃，出水温度40～50℃。

更进一步的，所述空气换热器冷空气入口温度-20～10℃，温度越低，升温效果越明显，换热后冷空气出口温度能够达到20℃～30℃。

更进一步的，所述多孔吸气管道在管道抽气机的作用下，堆体产生的湿热空气通过进汽管道通入汽-水换热器和冷水进行换热，换热期间产生的冷凝水在气流和重力等作用下，流出汽-水换热器，并通过疏水阀进行分离收集。

更进一步的，系统以自来水为介质进行蓄热，冷水经软化处理后储存在蓄水箱中，在水泵的作用下流入汽-水换热器进行换热，换热后得到的暖水温度达到38～50℃，可直接作为生活用水使用，或送入供热区域进行供暖，供暖后循环回到蓄水箱。

一种以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖方法，包括好氧发酵产热和发酵热利用过程；

(1)好氧发酵产热包括以下步骤：

步骤1：将纤维素类生物质通过粉碎机或切割机进行处理，将处理后的秸秆和牛粪等禽畜污粪均匀混合，使物料碳氮比为25～50，通过物料车在发酵仓内铺上一层厚度为20～50cm的处理后的有机物料；

步骤2：均匀地在物料上方撒入麸皮、菌剂、辅料以及喷洒水，其中，麸皮占物料质量的0～5％，发酵菌剂占0～0.2％，添加少量生石灰及过磷酸钙等辅料，占比0～1.5％，添加水使得物料含水率控制在60～65％；

步骤3：继续加入物料并重复上述添料，根据物料堆积高度逐层关闭发酵仓的多层门，直至达到所需发酵规模，关闭外层保温门，做密闭处理，开始发酵产热；

(2)发酵热利用包括以下步骤：

步骤4：发酵高温期，利用管道抽气机将发酵仓内产生的湿热蒸汽抽出，先通入汽-水换热器，和冷水进行换热得到供热用的暖水，再通入空气换热器，和新鲜空气进行换热得到供氧用的热空气，抽汽及通气供氧过程采取间歇方式；

步骤5：冷水提前做软化处理储备在蓄水箱内，抽汽的同时，冷水通入汽-水换热器内换热后得到可利用的暖水，暖水送往供热区域进行热利用；水流量设置为0.2～1.5m³/h，水在汽-水换热器和供热区域之间循环，进行不间断取热-供热利用。当大流量抽汽过程停止，水温逐渐下降；当发酵仓内温度回升到60～70℃，此时循环水温度较低，再进行大流量抽汽、通气和热回收，以此往复循环。

更进一步的，在步骤1中，将纤维素类生物质通过粉碎机或切割机进行得到3～10cm的小段。

更进一步的，在步骤4中，抽汽和通气过程中，根据发酵仓容积和用热需求，管道抽气机抽气流量调控为60～300m³/h，引风机通气流量调控为30～180m³/h，仓内温度降至50～60℃时停止大流量抽汽和通气，调控抽汽、通气流量到0～50m³/h，发酵仓内热量逐渐积累，温度缓慢回升。

与现有技术相比，本发明所述的一种以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖系统的有益效果是：

1、本发明采用了间歇式发酵热利用的模式，热利用效率大于60％，好氧发酵过程既是产能过程也是用能过程，过多的热量随湿热蒸汽排出系统，会使发酵系统温度过低影响产能过程，通过间歇式抽汽和通气，可以控制系统随湿热蒸汽带走热量的速度，保证系统自身用能充足，从而保证室内供热能量来源的稳定性，同时提高了热能的利用率。

2、本发明用废弃的农牧固体废物释放的热能替代化石燃料的燃烧，对北方冬季供暖需热量进行补充，可以适用于农村多种场合，包括蔬菜大棚、禽畜养殖场和农户住所，可有效缓解散煤燃烧所带来的严重的空气污染问题，并提出了一种因地适宜的农牧业固体有机废弃物的利用方案。

3、本发明利用秸秆和禽畜粪便等农牧有机废弃物进行好氧发酵，发酵后产生的固体腐熟物具有非常高的养分，符合生物有机肥料标准，可作为有机肥进行还田，实现农业废弃物和禽畜粪便的清洁处理及生物质能的循环利用，同时可助力碳减排。

4、本发明在北方地区实现废弃生物质资源的供暖，提供了一套用于寒区发酵供热反应器严格的保温设计方案，大幅降低因外界环境造成的热损失，确保系统内部正常运行。

5、本发明结构简单，为房屋构型，操作简便，可进行大规模推广。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明所述的发酵仓底部通气管分布示意图；

图2为本发明所述的取热间的结构示意图；

图3为本发明所述的多孔吸气管的结构示意图；

图4为本发明所述的系统实施过程的工艺流程示意图；

图5为本发明所述的发酵仓的结构示意图。

图中：1-备用通气孔；2-补水管；3-多孔吸气管；4-进汽管道；5-管道抽气机；6-汽-水换热器；7-支撑架；8-液体收集箱；9-空气换热器排水管；10-空气换热器；11-新空气出气管；12-外补水管；13-蓄水箱；14-暖水管；15-疏水阀；16-保温层；17-暖气水回流管；18-排气装置；19-发酵堆；20-通气管；21-支撑杆；22-喷淋装置；23-新空气进气管；24-过滤装置；25-废气排气管；26-引风机；27-水泵；28-发酵仓；29-取热间；30-供热区域；31-发酵仓多层门；32-取热间门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参见图1-5说明本实施方式，一种以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖系统，此系统整体设计为房屋结构，由发酵仓28和取热间29组成。所述发酵仓28和取热间29中间隔有可以传热的墙体，发酵仓28内热量可以从该墙体传入取热间29。

发酵仓28容积大，用于有机物料的好氧发酵产热，主要包括排气装置18、发酵堆19及其下方的通气管20和上方的多孔吸气管3和喷淋装置22，所述仓体内装有发酵堆19，所述发酵堆19上方的仓体侧壁上安装有排气装置18，底部设置有通气管20，上方设置有多孔吸气管3和喷淋装置22。

取热间29用于放置换热过程用到的相关设备，主要包括汽-水换热器6、蓄水箱13、空气换热器10和液体收集箱8，所述液体收集箱8与汽-水换热器6和空气换热器10相连，收集换热过程产生的冷凝水，冷凝水通过水泵27通入喷淋装置22进入发酵仓28，补充发酵堆19水分，所述空气换热器10一端连接外界大气，之间设置有引风机26，一端连接发酵仓28内通气管20。所述汽-水换热器6一端与多孔吸气管3连接，之间设置有管道抽气机5，一端和空气换热器10连接。所述蓄水箱13一端与汽-水换热器6连接，一端连接供热区域30，侧面面积较大的一侧靠墙利用发酵仓28传导的热量保温。

本发明将换热设备单独分离出来放入取热间29，方便检修，同时方便发酵仓28内的添料。发酵堆19散发的热量可以通过中间隔墙传导到取热间29，以维持取热间29温度，减少热损失。

所述汽-水换热器6的热蒸汽入口温度为60℃～70℃，经一次换热后热气出口温度降至45℃以下，经空气换热器10换热后热气出口温度降至30℃以下。汽-水换热器6冷水入口温度5～10℃，循环进水温度20～30℃，出水温度40～50℃。

空气换热器10冷空气入口温度-20～10℃，温度越低，升温效果越明显，换热后冷空气出口温度可达到20℃～30℃。

所述发酵仓28及取热间29四周外壳采用保温材料，总传热系数控制在0.25～0.35W/(m²·K)。

所述发酵仓28房屋结构的屋顶设置有备用通气孔1，正常运行情况下，备用通气孔1为关闭状态，备用通气孔1内径10～20cm，末端接一个弯头向下倾斜，以防止雨雪进入。

一种以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖方法，包括好氧发酵产热和发酵热利用过程。

(1)好氧发酵产热包括以下步骤：

步骤1：将秸秆等纤维素类生物质通过粉碎机或切割机进行处理，得到3～10cm的小段，将处理后的秸秆和牛粪等禽畜污粪均匀混合，使物料碳氮比为25～50。通过物料车在发酵仓内铺上一层厚度为20～50cm的处理后的有机物料；

步骤2：均匀地在物料上方撒入麸皮、菌剂、辅料以及喷洒水等。其中，麸皮占物料质量的0～5％，发酵菌剂占0～0.2％，添加少量生石灰及过磷酸钙等辅料，占比0～1.5％，添加水使得物料含水率控制在60～65％。其中，菌剂可以使用市场上销售的秸秆发酵菌，例如EM菌；

步骤3：继续加入物料并重复上述添料，根据物料堆积高度逐层关闭发酵仓的多层门，直至达到所需发酵规模，关闭外层保温门，做密闭处理，开始发酵产热。

(2)发酵热利用包括以下步骤：

步骤4：发酵高温期，利用管道抽气机将发酵仓内产生的湿热蒸汽抽出，先通入汽-水换热器和冷水进行换热得到供热用的暖水，再通入空气换热器和新鲜空气进行换热得到供氧用的热空气。对于该热蒸汽利用过程，考虑到发酵罐内部有一定热量需求，而供氧需求较低，同时热蒸汽可用量有限，由此，抽汽及通气供氧过程采取间歇方式。

抽汽和通气过程中，根据发酵仓容积(≥30m³)和用热需求，管道式抽气机抽气流量调控为60～300m³/h，引风机通气流量调控为30～180m³/h，仓内温度降至50～60℃时停止大流量抽汽和通气，调控抽汽、通气流量到0～50m³/h，发酵仓内热量逐渐积累，温度缓慢回升。

步骤5：冷水提前做软化处理储备在蓄水箱内，抽汽的同时，冷水通入换热器内换热后得到可利用的暖水，暖水送往供热区域进行热利用。水流量设置为0.2～1.5m³/h，水在换热器和供热区域之间循环，进行不间断取热-供热利用。当大流量抽汽过程停止，水温逐渐下降。当发酵仓内温度回升到60～70℃，此时循环水温度较低，再进行大流量抽汽、通气和热回收，以此往复循环。

本发明所述的以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖系统的原理及运行过程如下：

发酵仓28内发酵堆19经过好氧发酵产生大量热能，这些热能会以热传导、热对流和热辐射的形式散失。本发明通过对系统进行保温设计来最大程度地减少热传导和热辐射损失，保温情况根据外界温度而定。热对流大部分会以潜热的形式储存在产生的水蒸气中，小部分会以显热的形式存在热空气和水中，本发明主要以发酵过程产生的湿热空气为热源进行取热。

发酵仓28内堆体上方设置有多孔吸气管道3，在管道抽气机5的作用下，堆体产生的湿热空气通过进汽管道4通入汽-水换热器6和冷水进行换热，换热期间产生的冷凝水在气流和重力等作用下，流出汽-水换热器6，并通过疏水阀15进行分离收集，疏水阀15可选用自由浮球或倒吊桶式。

热蒸汽经汽-水换热器6后进入空气换热器10对新鲜空气进行加温，以减少发酵仓28内部热损失，同时可加快水蒸气的产生。新鲜空气由引风机26通入空气换热器内，之后经新空气出气管11通过发酵仓28下方的通气管20进入发酵仓28内，用于供氧；同样，换热期间进行冷凝水收集。收集到的冷凝水在水泵27作用下通过喷淋装置22循环进入发酵堆19以补充水分，若补水量不足，可通过外补水管12连接外界水源补水。

利用后的热蒸汽无害，经过滤装置24进行处理，去除异味，即可外排或作为气肥加以利用。

系统以自来水为介质进行蓄热，冷水经软化处理后储存在蓄水箱13中，在水泵27的作用下流入汽-水换热器6进行换热，换热后得到的暖水温度达到38～50℃，可直接作为生活用水使用，或送入供热区域30进行供暖，供暖后循环回到蓄水箱13。

所述通气管20内径为50～200mm，分布在发酵仓28的底部，通过新空气出气管11和所述空气换热器10相连。在通气管20两侧偏下处开孔，防止堵塞，采用左右交替开口，孔径3～10mm，两孔间隔50～150mm。通气管20中心间隔0.3～0.5m。通气管20之间利用水泥填装用以承重，水泥高度高于通气管高度。

所述发酵仓多层门31用于进出料，采用多层设计，分上下2～5层，逐层添料，防止物料塌陷。门外部为保温材料，用于密封和保温。发酵仓28侧面设置排气装置，用于平衡发酵仓内部气压，同时可用于排出内部积累过多的CO₂等气体。所述取热间门32位于取热间29侧面，外层为保温材料，用于密封和保温。

所述多孔吸气管3用于吸入发酵堆19产生的湿热空气。多孔吸气管3内径50～200mm，呈“曰”字形，上下左右四侧开孔，交错排布，孔径10～30mm，两孔间隔50～150mm，管道末端可设置Y型过滤器去除气体中固体颗粒。所述管道抽气机5设置在进汽管道4上，用于吸入发酵堆19产生的湿热空气。所述汽-水换热器6用于湿热空气和冷水之间的换热，采用板式或翅片等间壁式换热器。汽-水换热器6下方设有支撑台7。

所述蓄水箱13为长方体状，侧面面积较大的一侧靠墙利用发酵仓28和取热间29中间墙体保温。所述空气换热器10为间壁式类汽-气换热器，用于热蒸汽和新鲜空气之间的换热。

所述供热区域30为需要供热的民房或其他用热单位，内置软水器，通过暖气水回流管17和外补水管12为系统提供水源。所述发酵仓28和取热间29及内部设备有严格的保温设计。在环境温度不低于-25℃的情况下，该房屋结构四周、底部和顶部均采用橡塑板、聚苯板等保温材料进行保温，总传热系数控制在0.25～0.35w/(m²·K)。对汽-水换热器6有一定的保温要求，当所处房间环境温度为0～20℃时，汽-水换热器6外壳热阻应不小于2.0(m²·K)/W，可采用保温材料有气凝胶毡、聚氨酯等。蓄水箱13及液体收集箱8保温后外壳热阻不小于1.0(m²·K)/W。

实施例1：

本发明公开了一种以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖系统和供暖方法。将本系统用于东北地区民房冬季供暖，室外环境温度测试为-22～0℃。民房供暖面积约90m²，采用60m³的发酵体系，物料堆积高度不低于两米。由于民房中自带暖气等供暖设备，所以将本系统连接到暖气等供暖设备上，可以将系统得到的热水直接输送到室内暖气片中进行供热。

发酵采用原料主要为玉米秸秆和牛粪。将秸秆切割或粉碎到5cm左右，并适当添加禽畜粪污，使原料的碳氮比在25～40，实测碳氮比28左右。添加适量水，使原料的含水率在60～65％，多点实测平均值64.3％。菌剂使用市售的EM菌等发酵菌剂。秸秆、禽畜粪污、菌剂和水在发酵仓中分层加入，分层加入的方法为：先加入一层40cm高的秸秆，再按照一定比例依次加入禽畜粪污、菌剂和水，按此操作，直至填满整个发酵仓。

供暖系统房屋结构的建造分为三层，最内部采用水泥等坚固具有支撑作用的材料进行建造；中间层采用发泡水泥、聚苯板等建筑保温材料进行保温；最后在外部包裹一层铁皮来防风雨。为使结构更加稳固，房屋底部进行硬化处理。

取热间29内，采用15m²换热面积的板式换热器作为汽-水换热器6，采用24m²换热面积的管壳式换热器作为空气换热器10，此外还包括0.51m³的蓄水箱13和0.13m³的液体收集箱8。取热间29内利用管道抽气机5将发酵仓28产生的湿热蒸汽通入板式换热器内和冷水进行换热，冷水作为蓄热介质，经过一次换热，测得出口温度平均达到42.5℃。

将换热后的热水通过地下管路(埋在冻层以下)输送到室内。管路管材使用ppr聚氨酯发泡管，厚度不小于30mm。同时所用到的泵放室内，泵上面罩一个由隔音材料组成的罩子，防止噪音污染。

室内加装水体软化机，对循环水进行一次性预软化，并设定每隔15天再对水体进行一次软化。

最终利用60m³发酵规模对东北地区90m²的一般住宅进行冬季供暖，经过3次补料，可实现在室外温度-22～0℃的情况下，对该住宅进行长达5个月的供暖，使得室内温度长期不低于15℃，平均温度17.7℃。外界温度较高，处于-10～0℃时，室内平均温度达到20.3℃。供暖用热期间，系统的热利用效率平均达到62.5％，房屋平均供热功率不低于9.2kw。

实施例2：

同样地，类似于实施例1，利用所述供暖系统在北方地区进行供暖测试。将本发酵供暖系统连接到暖气等供暖设备上，将系统得到的热水输送到室内暖气片中进行供暖。

以玉米秸秆、猪粪和鸡粪等为原料，经过预处理，控制物料比例使得碳氮比在25～40的范围，实际测量为32.5，含水率维持在60～70％，实际测量平均值为66.8％。发酵规模为50m³，对华北地区某95m²的某房舍进行冬季供暖。

取热间内，采用12m²换热面积的板式换热器作为汽-水换热器，采用18m²换热面积的管壳式换热器作为空气换热器，此外还包括0.51m³的蓄水箱和0.13m³的液体收集器。取热间内利用管道抽气机将发酵仓产生的湿热蒸汽通入板式换热器内和冷水进行换热，冷水作为蓄热介质，经过一次换热，测得出口温度平均达到43.3℃。

供暖过程中，经过2次补料，可实现在室外温度-15～8℃的情况下，对该住宅进行长达4个月的供暖，使得室内温度不低于18℃，测得室内平均温度20.8℃。供暖用热期间，系统的平均热利用效率达到65.7％，房屋平均供热功率不低于8.5kw。

以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims (10)

1.一种以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖系统，其特征在于：包括发酵仓(28)和取热间(29)，所述发酵仓(28)和取热间(29)中间隔有传热墙体，

所述发酵仓(28)包括仓体、排气装置(18)、通气管(20)、多孔吸气管(3)和喷淋装置(22)，所述仓体内装有发酵堆(19)，所述发酵堆(19)上方的仓体侧壁上安装有排气装置(18)，底部设置有通气管(20)，上方设置有多孔吸气管(3)和喷淋装置(22)；

所述取热间(29)包括汽-水换热器(6)、蓄水箱(13)、空气换热器(10)和液体收集箱(8)，所述液体收集箱(8)与汽-水换热器(6)和空气换热器(10)相连，收集换热过程产生的冷凝水，冷凝水通过水泵(27)通入喷淋装置(22)进入发酵仓(28)，补充发酵堆(19)水分，所述空气换热器(10)一端连接外界大气，之间设置有引风机(26)，一端连接发酵仓(28)内通气管(20)，所述汽-水换热器(6)一端与多孔吸气管(3)连接，之间设置有管道抽气机(5)，另一端和空气换热器(10)连接，所述蓄水箱(13)一端与汽-水换热器(6)连接，一端连接供热区域(30)，侧面面积较大的一侧靠墙利用发酵仓(28)传导的热量保温。

2.根据权利要求1所述的以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳的供暖系统，其特征在于：所述发酵仓(28)及取热间(29)外周包有保温层(16)，总传热系数控制在0.25～0.35W/(m²·K)。

3.根据权利要求1所述的以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳的供暖系统，其特征在于：所述汽-水换热器(6)的热蒸汽入口温度为60℃～70℃，经一次换热后热气出口温度降至45℃以下，经空气换热器(10)换热后热气出口温度降至30℃以下。

4.根据权利要求3所述的以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳的供暖系统，其特征在于：所述汽-水换热器(6)冷水入口温度5～10℃，循环进水温度20～30℃，出水温度40～50℃。

5.根据权利要求1所述的以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳的供暖系统，其特征在于：所述空气换热器(10)冷空气入口温度-20～10℃，温度越低，升温效果越明显，换热后冷空气出口温度能够达到20℃～30℃。

6.根据权利要求1所述的以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳的供暖系统，其特征在于：所述多孔吸气管(3)在管道抽气机(5)的作用下，堆体产生的湿热空气通过进汽管道(4)通入汽-水换热器(6)和冷水进行换热，换热期间产生的冷凝水在气流和重力的作用下，流出汽-水换热器(6)，并通过疏水阀(15)进行分离收集。

7.根据权利要求1所述的以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳的供暖系统，其特征在于：系统以自来水为介质进行蓄热，冷水经软化处理后储存在蓄水箱(13)中，在水泵(27)的作用下流入汽-水换热器(6)进行换热，换热后得到的暖水温度达到38～50℃，可直接作为生活用水使用，或送入供热区域(30)进行供暖，供暖后循环回到蓄水箱(13)。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖装置的供暖方法，其特征在于：包括好氧发酵产热和发酵热利用过程；

(1)好氧发酵产热包括以下步骤：

步骤1：将纤维素类生物质通过切割粉碎装置进行粉碎处理，将处理后的秸秆和禽畜污粪均匀混合，使物料碳氮比为25～50，通过物料车在发酵仓(28)内铺上一层厚度为20～50cm的处理后的有机物料；

步骤2：均匀地在物料上方撒入麸皮、菌剂、辅料以及喷洒水，其中，麸皮占物料质量的0～5％，发酵菌剂占0～0.2％，添加少量生石灰及过磷酸钙辅料，占比0～1.5％，添加水使得物料含水率控制在60～65％；

步骤3：继续加入物料并重复上述添料，根据物料堆积高度逐层关闭发酵仓门，直至达到所需发酵规模，关闭外层保温门，做密闭处理，开始发酵产热；

(2)发酵热利用包括以下步骤：

步骤4：发酵高温期，利用管道抽气机(5)将发酵仓(28)内产生的湿热蒸汽抽出，先通入汽-水换热器(6)，和冷水进行换热得到供热用的暖水，再通入空气换热器(10)，和新鲜空气进行换热得到供氧用的热空气，抽汽及通气供氧过程采取间歇方式；

步骤5：冷水提前做软化处理储备在蓄水箱(13)内，抽汽的同时，冷水通入汽-水换热器(6)内换热后得到暖水，暖水送往供热区域(30)进行热利用，水在汽-水换热器(6)和供热区域(30)之间循环，进行不间断取热-供热利用；当大流量抽汽过程停止，水温逐渐下降，当发酵仓(28)内温度回升到60～70℃，此时循环水温度较低，再进行大流量抽汽、通气和热回收，以此往复循环。

9.根据权利要求8所述的以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖方法，其特征在于：在步骤1中，将纤维素类生物质通过粉碎机或切割机粉碎，得到3～10cm的小段。

10.根据权利要求8所述的以农牧废弃物发酵热为能源的寒区冬季清洁低碳供暖方法，其特征在于：在步骤4中，抽汽和通气过程中，根据发酵仓(28)容积和用热需求，管道抽气机(5)抽气流量调控为60～300m³/h，引风机(26)通气流量调控为30～180m³/h，仓内温度降至50～60℃时停止大流量抽汽和通气，调控抽汽、通气流量到0～50m³/h，发酵仓(28)内热量逐渐积累，温度缓慢回升。

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